WO2011063785A1 - Method for estimating the roll angle in a travelling vehicle - Google Patents

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WO2011063785A1
WO2011063785A1 PCT/DE2010/001332 DE2010001332W WO2011063785A1 WO 2011063785 A1 WO2011063785 A1 WO 2011063785A1 DE 2010001332 W DE2010001332 W DE 2010001332W WO 2011063785 A1 WO2011063785 A1 WO 2011063785A1
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Michael Walter
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    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/10Longitudinal speed

Definitions

  • the invention relates to a method for estimating the roll angle with a camera in a moving vehicle and finds e.g. Application in vehicles equipped with driver assistance functions.
  • Driver assistance functions include, for example, traffic sign recognition, automatic light control, vehicle and pedestrian recognition, night vision systems, adaptive cruise control (ACC), parking assistance or automatic control and tracking.
  • ACC adaptive cruise control
  • Track finding systems require precise knowledge of the A ⁇ installation position of the camera in the vehicle to estimate track width, track storage and the yaw angle. In particular, these are the height, as well as the roll (or roll), pitch and yaw angle of the camera, which usually have to be determined by a complex tape end or service calibration.
  • the roll angle is also referred to as roll angle.
  • the DE 10 2006 018 978 Al shows a method for determining the dynamic roll angle using an apparatus for determining the yaw rate and the specifi ⁇ rule Wankfedersteiftechnik of the vehicle.
  • It is the object of the presented invention is to provide a method for estimating the roll angle, which enables a current, accurate Rollwin ⁇ kel laminate in a moving vehicle.
  • step a) a sequence of images of the vehicle environment, in particular of the forward roadway is taken with a camera.
  • step b) is determined from the Ka ⁇ merajackn is at least one signature on the roadway surface ⁇ extracted, so ermit- their shape and position telt and tracked (tracked).
  • a signature is a structure on the road surface, such as the beginning or the end of a mark on the road. From the changed position of the at least one signature in one or more subsequent camera image (s), it is determined in step c) in which direction the camera is rotated with respect to the roll angle.
  • the amount of roll angle is estimated in step d). For this purpose, either in step dl) taking into account the vehicle speed (of the own vehicle) and ei ⁇ Nes imaging model of the camera, the roll angle is estimated directly or in step d2) the roll angle is iteratively increased or decreased by a correction angle until the roll angle, the rotation of the camera compensated. In the iterative roll angle estimation, the roll angle at the beginning of the method is preferably estimated to be zero. In the course of the method, the (currently estimated) roll angle is corrected by a correction angle corresponding to the direction of rotation determined in step c) until it is concluded from the changed position of the at least one signature in one or more subsequent camera images that the roll angle sufficiently compensated for the rotation of the camera.
  • the advantage of the invention is that the roll angle in the moving vehicle can be estimated up to date and precisely. No device for yaw rate determination is needed for the method according to the invention. In test runs, a roll angle deviation of up to seven degrees could be estimated and compensated by the method.
  • the invention is based on the consideration that in the event of a roll angle of zero all points within one of a shot by the camera of the image representing the surface of the roadway, having an identical distance to the camera in the projection of the vehicle longitudinal direction in the world coordinate Zei ⁇ le. This consideration is based on the assumption that the road is essentially flat.
  • a non-zero roll angle results in points within a line of an image taken by the camera representing the surface of the roadway having an increasing or decreasing distance in the projection of the vehicle's longitudinal direction in world coordinates.
  • the length of the flow vectors can be analyzed in particular from the optical flow of the pixels. For example, if the vertical components of the flux vectors of road points that are in the picture in a row, from left to right increas ⁇ ingly, the camera is turned to the right.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that in step dl) taking into account an imaging model of the camera, the distance of a signature to the camera in the vehicle longitudinal direction is determined.
  • a representation of the camera image ermit ⁇ telten signature (s) in bird's eye view of rear projection ekti- be created on and the distance between the signature and camera in the vehicle longitudinal direction are determined from this representation.
  • a distance of the signature after a time ⁇ is predicted from the determined distance of the signature (to the camera in the vehicle longitudinal direction) and the vehicle speed.
  • the distance of the same signature to the camera in the vehicle longitudinal direction is measured by rear projection from a subsequent image, which was taken a time ⁇ t after the first image.
  • the roll angle is estimated from a deviation of the measured distance from the predicted distance, taking into account an imaging model of the camera.
  • the prediction provides a distance with roll angle zero and in the event of a deviation the roll angle can be directly determined, at which the camera would have measured a distance which corresponds to the predicted distance.
  • step b) at least one first signature in the left half of the image and in the same or a subsequent image at least one second signature in the right half of the image is determined and tracked.
  • the vehicle speed is stored at the time of the respective taking of the camera image.
  • step c) a prediction of the signature spacing is performed separately for each signature taking into account the respective vehicle speed and the imaging model with the currently estimated roll angle of the camera.
  • the signature spacing is measured in a subsequent image. It is determined in which direction the camera (the roll angle) is rotated by comparing the deviation of the predicted signature spacing with the measured signature spacing for the first with the deviation for the signature spacing of the second signature.
  • the roll angle is iteratively estimated according to step d2).
  • This embodiment offers the advantage that errors in the vehicle speed can be compensated by comparing left and right signature deviations. Thus, this method offers a high degree of accuracy.
  • step b) at least one first signature in the left and in the same or a subsequent image, a second signature in the lower right image quadrant is determined and tracked. In addition, will stored the vehicle speed at the time of each recording of the camera image.
  • step c) for each of the signatures, the change of the vertical signature position in the image is related to the respective vehicle speed. This ratio is compared for both halves of the image, it being concluded that the camera is rotated in the direction of the image half in relation to its viewing direction in which this ratio is greater.
  • the roll angle is iteratively estimated according to step d2). This method has the advantage that errors in the absolute vehicle speed hardly affect.
  • the invention also relates to a device for estimating the roll angle in a moving vehicle with a camera and with means for estimating the roll angle according to the invention.
  • Fig. 1 Diagram of a method for roll angle estimation
  • Fig. 2 Camera image of a roadway with signatures
  • Fig. 3 Representation of the reproduced by the camera image scene in bird's eye view
  • a camera (8) is used to take a picture of the vehicle surroundings, which includes the road ahead.
  • at least one signature (S1-S6) on the road surface is determined from the camera image and its position in the image determined.
  • Sine signature (S1-S6) is a structure on the road surface, for example, the beginning (S2, S4) or the end (S3) of a mark on the road.
  • another image is taken, from which the current position of the signature (S1-S6) in the image is determined.
  • step c) From the changed position of the at least one signature (S1-S6) it is determined in step c) whether and in which direction the camera (8) is rotated relative to the roll angle. If the camera (8) is rotated, the roll angle is corrected in step d). The estimate of the roll angle he ⁇ are from the sum of the corrections in step d).
  • Fig. 2 shows an example of a camera image of the vehicle environment Conversely ⁇ as it is received in step a).
  • the vehicle is traveling on a carriageway (1) bounded by left (2) and right (3) continuous lane markings.
  • the middle of the lane (1) is marked by a dashed median strip.
  • On the road surface a variety of signatures can be seen. The signatures
  • the signature (S1-S6) are indicated in the figure.
  • the detection of the signatures (S1-S6) takes place in step b).
  • the signature (SI) is an additional mark on the left lane side.
  • the signatures (S2) and (S) or (S3) are the beginning and the end of center strip marks.
  • (S5) is a crack of the road surface and the signature (S6) is a structure on the right continuous pavement marking (3), for example, a stain or a hole thereof.
  • the auxiliary lines (4) and (5) mark the horizontal or vertical center of the image.
  • the image rows and columns run parallel to the auxiliary lines (5) and (4).
  • the fact that the horizon (6) is not horizontal gives the human observer an indication that the roll angle under which this image was taken deviates from zero and the camera (8) is turned to the left.
  • FIG. 3 A representation of the scene represented by the camera image in bird's eye view is shown in FIG. 3.
  • This representation of the represented by the camera image scene in bird's eye view (birdview or top down view) with markers and signatures (S1-S6) in world coordinates can be done from the 3ildkoordinaten with a step size of eg 5cm by a back projection, the from the image model the camera (8) was ermit ⁇ telt taking into account the actual estimated roll angle.
  • the signatures (S1-S6) on the road surface are extracted from this representation.
  • the distance (d) of a signature (S1-S6) to the camera (8) in the direction of the vehicle longitudinal axis in world coordinates is determined therefrom.
  • the position of this signature (S1-S6) in world coordinates is predicted for a later time considering the vehicle's airspeed (v).
  • the later time At is chosen so that at this later time At a subsequent image with the Ka mera (8) is recorded.
  • v the vehicle's airspeed
  • the image taken at the later time At is not shown.
  • the actual distance (d_meas) of this signature (S1-S6) in world coordinates is measured from the corresponding representation of the image taken at the later time dt.
  • the ratio of the predicted to measured Signa ⁇ turabending is averaged for the left and the right half (d_meas_links / d_est and d_meas_rechts / d_est).
  • an update of the estimated roll angle value may be performed as follows: • If d_meas_links / d_est> d_meas_right / d_est, the roll angle is increased by a correction angle.
  • the correction angle may be a predetermined constant value (e.g., 0.05 ° or 0.1 °) that determines the resolution of the roll angle estimate, or the correction angle may assume a value proportional to the amount of (d_meas_links / d_est-d_meas_right / d_est).

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Abstract

The invention relates to a method for estimating the roll angle in a travelling vehicle (7), with the following steps. In step a), a camera (8) is used to record a sequence of images from the surroundings of the vehicle, in particular from the carriageway (1) located in front. In step b), at least one signature (S1-S6) on the carriageway surface is extracted from the camera images, i.e. is determined and tracked. From the changed position of the at least one signature (S1-S6) in one or more subsequent camera images, it is determined, in step c), in which direction the camera (8) has been rotated with regard to the roll angle. The amount of roll angle is estimated in step d). For this purpose, the roll angle is either directly estimated in step d1) taking into consideration the vehicle speed(v) and an imaging model of the camera (8), or, in step d2), the roll angle is iteratively increased or reduced by a predetermined correction angle until the roll angle adequately compensates for the rotation of the camera (8). The estimated roll angle arises therefrom in the form of an overall correction value.

Description

Verfahren zur Schätzung des Rollwinkels in einem fahrenden  Method for estimating the roll angle in a moving
Fahrzeug  vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schätzung des Rollwinkels mit einer Kamera in einem fahrenden Fahrzeug und findet z.B. Anwendung in Fahrzeugen, die mit Fahrerassistenzfunktionen ausgestattet sind. The invention relates to a method for estimating the roll angle with a camera in a moving vehicle and finds e.g. Application in vehicles equipped with driver assistance functions.
Zu Fahrerassistenzfunktionen zählen beispielsweise Verkehrszeichenerkennung, automatische Lichtsteuerung, Fahrzeug- und Fußgängererkennung, Nachtsichtsysteme, Abstandsregeltempomat (ACC) , Einparkhilfe oder -automatik und Spur- findung . Driver assistance functions include, for example, traffic sign recognition, automatic light control, vehicle and pedestrian recognition, night vision systems, adaptive cruise control (ACC), parking assistance or automatic control and tracking.
Spurfindungssysteme benötigen die genaue Kenntnis der Ein¬ baulage der Kamera im Fahrzeug, um Spurbreite, Spurablage und den Gierwinkel zu schätzen. Im speziellen sind dies die Höhe, sowie den Roll- (oder Wank-) , Nick- und Gierwinkel der Kamera, welche in der Regel durch eine aufwendige Bandende- bzw. Servicekalibrierung ermittelt werden müssen. Track finding systems require precise knowledge of the A ¬ installation position of the camera in the vehicle to estimate track width, track storage and the yaw angle. In particular, these are the height, as well as the roll (or roll), pitch and yaw angle of the camera, which usually have to be determined by a complex tape end or service calibration.
Spurfindungssysteme sind zwar in der Lage den Nick- und Gierwinkel zu schätzen, jedoch nur für den Fall, dass der Rollwinkel bekannt ist, da aus Fehlern im Rollwinkel Fehler im Nick- und Gierwinkel resultieren. Der Rollwinkel wird auch als Wankwinkel bezeichnet. Although tracking systems are able to estimate the pitch and yaw angles, only in the event that the roll angle is known, errors in the roll angle will result in pitch and yaw errors. The roll angle is also referred to as roll angle.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ein grundlegendes Problem ist, dass auch bei einer sorgfäl¬ tigen Kalibrierung der Kameraeinbaulage nach dem Einbau in ein Fahrzeug zum einen ein geringer Fehler im Rollwinkel auftreten kann, der dann erhalten bleibt, und zum anderen spätere Änderungen der Einbaulage der Kamera oder bei¬ spielsweise eine ungleiche Beladung des Fahrzeugs zu einer Abweichung des Rollwinkels führen können. CONFIRMATION COPY A basic problem is that, a small error in the roll angle occur in a Carefully prepared ¬ term calibration of the camera mounting position after installation in a vehicle to the one that is then retained, and on the other subsequent changes in the installation position of the camera or at ¬ play, a Uneven loading of the vehicle can lead to a deviation of the roll angle.
Die DE 10 2006 018 978 AI zeigt ein Verfahren zur Bestimmung des dynamischen Wankwinkels unter Verwendung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Gierrate und der spezifi¬ schen Wankfedersteifigkeit des Fahrzeugs. The DE 10 2006 018 978 Al shows a method for determining the dynamic roll angle using an apparatus for determining the yaw rate and the specifi ¬ rule Wankfedersteifigkeit of the vehicle.
Es ist die Aufgabe der hier vorgestellten Erfindung ein Verfahren zur Schätzung des Rollwinkels anzugeben, das in einem fahrenden Fahrzeug eine aktuelle und präzise Rollwin¬ kelschätzung ermöglicht. It is the object of the presented invention is to provide a method for estimating the roll angle, which enables a current, accurate Rollwin ¬ kelschätzung in a moving vehicle.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfah¬ ren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. This object is achieved by a procedural ¬ ren according to the independent claims. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
Es wird ein Verfahren zur Schätzung des Rollwinkels in ei¬ nem fahrenden Fahrzeug angegeben mit den folgenden Schrit¬ ten. In Schritt a) wird mit einer Kamera eine Bilderfolge von der Fahrzeugumgebung, insbesondere von der vorausliegenden Fahrbahn aufgenommen. In Schritt b) wird aus den Ka¬ merabildern wird mindestens eine Signatur auf der Fahrbahn¬ oberfläche extrahiert, also ihre Form und Position ermit- telt und getrackt (verfolgt) . Eine Signatur ist eine Struktur auf der Fahrbahnoberfläche, beispielsweise der Anfang oder das Ende einer Markierung auf der Fahrbahn. Aus der veränderten Position der mindestens einen Signatur in einem oder mehreren darauffolgenden Kamerabild (ern) wird in Schritt c) ermittelt, in welche Richtung die Kamera bezüglich des Rollwinkels gedreht ist. It is a method for estimating the roll angle indicated in egg ¬ nem vehicle with the following Schrit ¬ th. In step a) a sequence of images of the vehicle environment, in particular of the forward roadway is taken with a camera. In step b) is determined from the Ka ¬ merabildern is at least one signature on the roadway surface ¬ extracted, so ermit- their shape and position telt and tracked (tracked). A signature is a structure on the road surface, such as the beginning or the end of a mark on the road. From the changed position of the at least one signature in one or more subsequent camera image (s), it is determined in step c) in which direction the camera is rotated with respect to the roll angle.
Der Betrag des Rollwinkels wird in Schritt d) geschätzt. Hierzu wird entweder in Schritt dl) unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit (des eigenen Fahrzeugs) und ei¬ nes Abbildungsmodells der Kamera der Rollwinkel direkt geschätzt oder in Schritt d2) wird der Rollwinkel iterativ um einen Korrekturwinkel erhöht oder erniedrigt, bis der Rollwinkel die Drehung der Kamera kompensiert. Bei der iterativen Rollwinkelschätzung wird der Rollwinkel zu Beginn des Verfahrens bevorzugt auf Null geschätzt. Im Laufe des Verfahrens wird der (aktuell geschätzte) Rollwinkel so lange um einen Korrekturwinkel entsprechend der in Schritt c) festgestellten Drehrichtung korrigiert, bis aus der veränderten Position der mindestens einen Signatur in einem oder mehreren darauffolgenden Kamerabild (ern) geschlossen wird, dass der Rollwinkel die Drehung der Kamera hinreichend kompensiert. Eine hinreichende Kompensation kann darin gesehen werden, dass der korrigierte Rollwinkel im Rahmen der Winkelauflösung nicht mehr von Null abweicht (z.B. Abweichung kleiner 0.1° oder 0.5°) Hieraus ergibt sich der absolut geschätzte Roilwinkel als Gesamtkorrekturwert , indem die Anzahl der durchgeführten Korrekturen mit dem vorgegebenen Korrekturwinkel multipliziert wird oder bei variierten Kor- rekturwinkelwerten als Summe der insgesamt vorgenommenen Korrekturen . The amount of roll angle is estimated in step d). For this purpose, either in step dl) taking into account the vehicle speed (of the own vehicle) and ei ¬ Nes imaging model of the camera, the roll angle is estimated directly or in step d2) the roll angle is iteratively increased or decreased by a correction angle until the roll angle, the rotation of the camera compensated. In the iterative roll angle estimation, the roll angle at the beginning of the method is preferably estimated to be zero. In the course of the method, the (currently estimated) roll angle is corrected by a correction angle corresponding to the direction of rotation determined in step c) until it is concluded from the changed position of the at least one signature in one or more subsequent camera images that the roll angle sufficiently compensated for the rotation of the camera. A sufficient compensation can be seen in the fact that the corrected roll angle in the context of the angular resolution no longer deviates from zero (eg deviation less than 0.1 ° or 0.5 °). From this, the absolutely estimated Roil angle as the total correction value by the number of performed corrections with the given Correction angle is multiplied or with varying Kor- correction values as the sum of the total corrections made.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Rollwinkel im fahrenden Fahrzeug aktuell und präzise geschätzt werden kann. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird keine Vorrichtung zur Gierratenbestimmung benötigt. Bei Testläufen konnte eine Rollwinkelabweichung von bis zu sieben Grad durch das Verfahren geschätzt und kompensiert werden. The advantage of the invention is that the roll angle in the moving vehicle can be estimated up to date and precisely. No device for yaw rate determination is needed for the method according to the invention. In test runs, a roll angle deviation of up to seven degrees could be estimated and compensated by the method.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass im Falle eines Rollwinkels von Null alle Punkte innerhalb einer Zei¬ le eines von der Kamera aufgenommenen Bildes, die die Oberfläche der Fahrbahn darstellen, in Weltkoordinaten eine identische Entfernung zur Kamera in der Projektion der Fahrzeuglängsrichtung aufweisen. Diese Überlegung beruht auf der Annahme, dass die Straße im Wesentlichen eben ist. Dies entspricht einer „Fiat earth geometry"-Annahme für die Straße. Unter Weltkoordinaten werden hierbei die Koordinaten im realen Raum verstanden, im Gegensatz zu den Bildkoordinaten, die beispielsweise durch Zeilen und Spalten des Kamerabildes gegeben sind. Ein Abbildungsmodell der Kamera gibt an, wie Punkte im realen Raum (Weltkoordinaten) auf das Bild abgebildet werden (Bildkoordinaten) . Punkte, deren Bildkoordinaten bekannt sind, können bei Kenntnis eines vollständigen Abbildungsmodells der Kamera auf Objektpunkte in Weltkoordinaten zurückproj i ziert werden. Da die Signaturen per Definition auf der Fahrbahnoberfläche liegen können und angenommen wird, dass die Fahrbahnoberfläche eben verläuft, genügt eine einfache Rückprojektion, um die Lage einer Signatur in Weltkoordinaten zu ermitteln. Im Rahmen der Erfindung interessiert insbesondere die Kompo¬ nente in Fahrzeuglängsrichtung des Abstands zwischen einem Punkt auf der Fahrbahnoberfläche und der Kamera im realen Raum. The invention is based on the consideration that in the event of a roll angle of zero all points within one of a shot by the camera of the image representing the surface of the roadway, having an identical distance to the camera in the projection of the vehicle longitudinal direction in the world coordinate Zei ¬ le. This consideration is based on the assumption that the road is essentially flat. This corresponds to a "fiat earth geometry" assumption for the road, where world coordinates are the coordinates in real space, as opposed to the image coordinates given, for example, by lines and columns of the camera image Points whose image coordinates are known can be projected back onto object points in world coordinates when a complete imaging model of the camera is known, since the signatures can by definition lie on the road surface and assuming that the road surface is flat, it suffices to have a simple rear projection to the Determine location of a signature in world coordinates. In the invention, in particular the compo nent ¬ interested in the vehicle longitudinal direction of the distance between a point on the road surface and the camera in the real space.
Ein Rollwinkel ungleich Null führt dazu, dass Punkte inner¬ halb einer Zeile eines von der Kamera aufgenommenen Bildes, die die Oberfläche der Fahrbahn darstellen, in Weltkoordinaten eine steigende oder abnehmende Entfernung in der Projektion der Fahrzeuglängsrichtung haben. Sind beispielswei¬ se Fahrbahnpunkte, die im Bild in einer Zeile liegen, im realen Raum von links nach rechts immer weiter entfernt, so ist die Kamera bezogen auf ihre Blickrichtung nach links gedreht . A non-zero roll angle results in points within a line of an image taken by the camera representing the surface of the roadway having an increasing or decreasing distance in the projection of the vehicle's longitudinal direction in world coordinates. Are beispielswei ¬ se lane points that lie in the image in a row in real space from left to right more and more distant, so the camera is rotated relative to their viewing direction to the left.
Um für Bildpunkte die Entfernung in der Projektion der Fahrzeuglängsrichtung zu ermitteln, können insbesondere aus dem optischen Fluss der Bildpunkte die Länge der Flussvektoren analysiert werden. Sind beispielsweise die vertikalen Komponenten der Flussvektoren von Fahrbahnpunkte, die im Bild in einer Zeile liegen, von links nach rechts zuneh¬ mend, so ist die Kamera nach rechts gedreht. In order to determine the distance in the projection of the vehicle longitudinal direction for pixels, the length of the flow vectors can be analyzed in particular from the optical flow of the pixels. For example, if the vertical components of the flux vectors of road points that are in the picture in a row, from left to right increas ¬ ingly, the camera is turned to the right.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in Schritt dl) unter Berücksichtigung eines Abbildungsmodells der Kamera der Abstand einer Signatur zur Kamera in Fahrzeuglängsrichtung ermittelt wird. Hierzu kann beispielsweise eine Repräsentation der im Kamerabild ermit¬ telten Signatur (en) in Vogelperspektive durch Rückpro ekti- on erstellt werden und der Abstand zwischen Signatur und Kamera in Fahrzeuglängsrichtung aus dieser Repräsentation ermittelt werden. An advantageous embodiment of the invention provides that in step dl) taking into account an imaging model of the camera, the distance of a signature to the camera in the vehicle longitudinal direction is determined. For this example, a representation of the camera image ermit ¬ telten signature (s) in bird's eye view of rear projection ekti- be created on and the distance between the signature and camera in the vehicle longitudinal direction are determined from this representation.
Bevorzugt wird aus dem ermittelten Abstand der Signatur (zur Kamera in Fahrzeuglängsrichtung) und der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Abstand der Signatur nach einer Zeit At prädiziert . Preferably, a distance of the signature after a time Δτ is predicted from the determined distance of the signature (to the camera in the vehicle longitudinal direction) and the vehicle speed.
Bevorzugt wird aus einem darauffolgenden Bild, das eine Zeit At nach dem ersten Bild aufgenommen wurde, der Abstand derselben Signatur zur Kamera in Fahrzeuglängsrichtung durch Rückprojektion gemessen. Preferably, the distance of the same signature to the camera in the vehicle longitudinal direction is measured by rear projection from a subsequent image, which was taken a time Δt after the first image.
Bevorzugt wird aus einer Abweichung des gemessenen Abstands zum prädizierten Abstand unter Berücksichtigung eines Abbildungsmodells der Kamera der Rollwinkel geschätzt. Hierbei wird angenommen, dass die Prädiktion einen Abstand mit Rollwinkel Null liefert und bei einer Abweichung kann der Rollwinkel direkt ermittelt werden, bei dem von der Kamera ein Abstand gemessen worden wäre, der dem prädizierten Abstand entspricht. Preferably, the roll angle is estimated from a deviation of the measured distance from the predicted distance, taking into account an imaging model of the camera. In this case, it is assumed that the prediction provides a distance with roll angle zero and in the event of a deviation the roll angle can be directly determined, at which the camera would have measured a distance which corresponds to the predicted distance.
Eine Unsicherheit beim Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit kann hierbei zu Folgefehlern bei der Rollwinkelschätzung führen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird daher ein bekannter Fehler im Sinne einer vorangegangenen Messunsicherheit bei der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Schätzung des Rollwinkels berücksichtigt und der resultie- rende Rollwinkelfehler geschätzt, insbesondere mittels ei¬ nes Kaiman-Filters. An uncertainty in the value of the vehicle speed can lead to consequential errors in the roll angle estimation. In a preferred embodiment of the invention, therefore, a known error in terms of a previous measurement uncertainty in the vehicle speed is taken into account in the estimation of the roll angle and the resulting estimated roll angle error, in particular by means of ei ¬ a Kalman filter.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in Schritt b) mindestens eine erste Signatur in der linken Bildhälfte und im selben oder einem darauffolgenden Bild mindestens eine zweite Signatur in der rechten Bildhälfte ermittelt und verfolgt. According to an advantageous embodiment of the invention, in step b) at least one first signature in the left half of the image and in the same or a subsequent image at least one second signature in the right half of the image is determined and tracked.
Zudem wird die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der jeweiligen Aufnahme des Kamerabildes gespeichert.  In addition, the vehicle speed is stored at the time of the respective taking of the camera image.
In Schritt c) wird für jede Signatur separat unter Berücksichtigung der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit und des Abbildungsmodells mit dem aktuell geschätzten Rollwinkel der Kamera eine Prädiktion des Signaturabstands durchgeführt. Der Signaturabstand wird jeweils in einem darauffolgenden Bild gemessen. Es wird ermittelt, in welche Richtung die Kamera (der Rollwinkel) gedreht ist, indem die Abweichung des prädizierten Signaturabstands mit dem gemessenen Signaturabstand für die erste mit der Abweichung für den Signaturabstand der zweiten Signatur verglichen wird. In step c), a prediction of the signature spacing is performed separately for each signature taking into account the respective vehicle speed and the imaging model with the currently estimated roll angle of the camera. The signature spacing is measured in a subsequent image. It is determined in which direction the camera (the roll angle) is rotated by comparing the deviation of the predicted signature spacing with the measured signature spacing for the first with the deviation for the signature spacing of the second signature.
Der Rollwinkel wird gemäß Schritt d2) iterativ geschätzt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fehler der Fahrzeuggeschwindigkeit durch den Vergleich von rechter und linker Signaturabweichung kompensiert werden können. Somit bietet dieses Verfahren ein hohes Maß an Genauigkeit. The roll angle is iteratively estimated according to step d2). This embodiment offers the advantage that errors in the vehicle speed can be compensated by comparing left and right signature deviations. Thus, this method offers a high degree of accuracy.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt b) mindestens eine erste Signatur im linken und im selben oder einem darauffolgenden Bild eine zweite Signatur im rechten unteren Bildquadranten ermittelt und verfolgt. Zudem wird die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt der jeweiligen Aufnahme des Kamerabildes gespeichert. In a preferred embodiment, in step b) at least one first signature in the left and in the same or a subsequent image, a second signature in the lower right image quadrant is determined and tracked. In addition, will stored the vehicle speed at the time of each recording of the camera image.
In Schritt c) wird für jede der Signaturen die Änderung der vertikalen Signaturposition im Bild ins Verhältnis gesetzt zur jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit. Dieses Verhältnis wird für beide Bildhälften verglichen, wobei gefolgert wird, dass die Kamera bezogen auf ihre Blickrichtung in die Richtung der Bildhälfte gedreht ist, in der dieses Verhältnis größer ist.  In step c), for each of the signatures, the change of the vertical signature position in the image is related to the respective vehicle speed. This ratio is compared for both halves of the image, it being concluded that the camera is rotated in the direction of the image half in relation to its viewing direction in which this ratio is greater.
Der Rollwinkel wird gemäß Schritt d2) iterativ geschätzt. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass sich Fehler in der absoluten Fahrzeuggeschwindigkeit kaum auswirken.  The roll angle is iteratively estimated according to step d2). This method has the advantage that errors in the absolute vehicle speed hardly affect.
Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Vorrichtung zur Schätzung des Rollwinkels in einem fahrenden Fahrzeug mit einer Kamera und mit Mitteln zur erfindungsgemäßen Schät- zung des Rollwinkels. The invention also relates to a device for estimating the roll angle in a moving vehicle with a camera and with means for estimating the roll angle according to the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und Figuren erläutert. The invention will be explained with reference to Ausführungsbei ¬ play and figures.
Fig. 1: Diagramm eines Verfahrens zur Rollwinkelschätzung Fig. 1: Diagram of a method for roll angle estimation
Fig. 2: Kamerabild einer Fahrbahn mit Signaturen Fig. 2: Camera image of a roadway with signatures
Fig. 3: Repräsentation der durch das Kamerabild wiedergegebenen Szene in Vogelperspektive Fig. 3: Representation of the reproduced by the camera image scene in bird's eye view
Das Flussdiagramm in Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Schätzung des Rollwinkels. In einem fahrenden Fahrzeug wird in Schritt a) mit einer Kamera (8) ein Bild von der Fahrzeugumgebung aufgenommen, das die vorausliegende Fahrbahn umfasst. In Schritt b) wird aus dem Kamerabild mindestens eine Signatur (S1-S6) auf der Fahrbahnoberfläche ermittelt und deren Position im Bild bestimmt. Sine Signatur (S1-S6) ist eine Struktur auf der Fahrbahnoberfläche, beispielsweise der Anfang (S2, S4) oder das Ende (S3) einer Markierung auf der Fahrbahn. In einem folgenden Schritt a) wird ein weiteres Bild aufgenommen, aus dem die aktuelle Position der Signatur (S1-S6) im Bild ermittelt wird. Aus der veränderten Position der mindestens einen Signatur (S1-S6) wird in Schritt c) ermittelt, ob und in welche Richtung die Kamera (8) bzgl. des Rollwinkels ge¬ dreht ist. Ist die Kamera (8) gedreht, wird der Rollwinkel in Schritt d) korrigiert. Die Schätzung des Rollwinkels er¬ gibt sich aus der Summe der Korrekturen in Schritt d) . The flowchart in Fig. 1 shows an embodiment of a method for estimating the roll angle. In a moving vehicle, in step a), a camera (8) is used to take a picture of the vehicle surroundings, which includes the road ahead. In step b), at least one signature (S1-S6) on the road surface is determined from the camera image and its position in the image determined. Sine signature (S1-S6) is a structure on the road surface, for example, the beginning (S2, S4) or the end (S3) of a mark on the road. In a following step a) another image is taken, from which the current position of the signature (S1-S6) in the image is determined. From the changed position of the at least one signature (S1-S6) it is determined in step c) whether and in which direction the camera (8) is rotated relative to the roll angle. If the camera (8) is rotated, the roll angle is corrected in step d). The estimate of the roll angle he ¬ are from the sum of the corrections in step d).
Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Kamerabild der Fahrzeugumge¬ bung wie es in Schritt a) aufgenommen wird. Das Fahrzeug fährt auf einer Fahrbahn (1), die durch eine linke (2) und eine rechte (3) durchgehende Fahrbahnmarkierung begrenzt ist. Die Mitte der Fahrbahn (1) ist durch einen gestrichelten Mittelstreifen markiert. Auf der Fahrbahnoberfläche ist eine Vielzahl von Signaturen zu erkennen. Die SignaturenFig. 2 shows an example of a camera image of the vehicle environment Conversely ¬ as it is received in step a). The vehicle is traveling on a carriageway (1) bounded by left (2) and right (3) continuous lane markings. The middle of the lane (1) is marked by a dashed median strip. On the road surface, a variety of signatures can be seen. The signatures
(S1-S6) sind in der Figur gekennzeichnet. Die Detektion der Signaturen (S1-S6) erfolgt in Schritt b) . Die Signatur (Sl) ist eine zusätzliche Markierung auf der linken Fahrbahnseite. Die Signaturen (S2) und (S ) bzw. (S3) sind der Anfang bzw. das Ende von Mitteistreifenmarkierungen. Die Signatur(S1-S6) are indicated in the figure. The detection of the signatures (S1-S6) takes place in step b). The signature (SI) is an additional mark on the left lane side. The signatures (S2) and (S) or (S3) are the beginning and the end of center strip marks. The signature
(S5) ist ein Riss des Fahrbahnbelags und die Signatur (S6) ist eine Struktur auf der rechten durchgehenden Fahrbahnmarkierung (3), beispielsweise eine Verschmutzung oder ein Loch derselben. Die Hilfslinien (4) und (5) markieren die horizontale bzw. vertikale Bildmitte. Die Bildzeilen und - spalten verlaufen parallel zu den Hilfslinien (5) und (4). Die Tatsache, dass der Horizont (6) nicht horizontal verläuft, liefert dem menschlichen Betrachter einen Hinweis darauf, dass der Rollwinkel unter dem dieses Bild aufgenommen wurde von Null abweicht und die Kamera (8) nach links gedreht ist. (S5) is a crack of the road surface and the signature (S6) is a structure on the right continuous pavement marking (3), for example, a stain or a hole thereof. The auxiliary lines (4) and (5) mark the horizontal or vertical center of the image. The image rows and columns run parallel to the auxiliary lines (5) and (4). The fact that the horizon (6) is not horizontal gives the human observer an indication that the roll angle under which this image was taken deviates from zero and the camera (8) is turned to the left.
Eine Repräsentation der durch das Kamerabild wiedergegebenen Szene in Vogelperspektive zeigt Fig. 3. A representation of the scene represented by the camera image in bird's eye view is shown in FIG. 3.
Die Erstellung dieser Repräsentation der durch das Kamerabild wiedergegebenen Szene in Vogelperspektive (birdview bzw. top down view) mit Markierungen und Signaturen (S1-S6) in Weltkoordinaten kann aus den 3ildkoordinaten mit einer Schrittweite von z.B. 5cm erfolgen durch eine Rückprojektion, die aus dem Abbildungsmodell der Kamera (8) unter Berücksichtigung des aktuell geschätzten Rollwinkels ermit¬ telt wurde. The creation of this representation of the represented by the camera image scene in bird's eye view (birdview or top down view) with markers and signatures (S1-S6) in world coordinates can be done from the 3ildkoordinaten with a step size of eg 5cm by a back projection, the from the image model the camera (8) was ermit ¬ telt taking into account the actual estimated roll angle.
Die Signaturen (S1-S6) auf der Fahrbahnoberfläche werden aus dieser Repräsentation extrahiert. Der Abstand (d) einer Signatur (S1-S6) zur Kamera (8) in Richtung der Fahrzeuglängsachse in Weltkoordinaten wird hieraus bestimmt.  The signatures (S1-S6) on the road surface are extracted from this representation. The distance (d) of a signature (S1-S6) to the camera (8) in the direction of the vehicle longitudinal axis in world coordinates is determined therefrom.
Die Position dieser Signatur (S1-S6) in Weltkoordinaten wird für einen späteren Zeitpunkt unter Berücksichtigung der Eigengeschwindigkeit (v) des Fahrzeuges prädiziert. Der spätere Zeitpunkt At wird dabei so gewählt, dass zu diesem späteren Zeitpunkt At ein darauffolgendes Bild mit der Ka- mera (8) aufgenommen wird. Der spätere Zeitpunkt At ist al¬ so um ein Vielfaches des Kehrwerts der 3ildfrequenz später (z.B. 40ms) als der Zeitpunkt t=0 der Aufnahme des ersten Bildes (Fig. 2). Das zum späteren Zeitpunkt At aufgenommene Bild ist nicht dargestellt. The position of this signature (S1-S6) in world coordinates is predicted for a later time considering the vehicle's airspeed (v). The later time At is chosen so that at this later time At a subsequent image with the Ka mera (8) is recorded. At the later time is al so ¬ by a multiple of the reciprocal of 3ildfrequenz later (eg 40ms) than the time t = 0, the recording of the first image (Fig. 2). The image taken at the later time At is not shown.
Eine Prädiktion zu einem Zeitpunkt At für eine Signatur (S1-S6) , deren Abstand zur Kamera (8) zum Zeitpunkt t=0 in Weltkoordinaten d_0 beträgt ergibt sich beispielsweise aus: d_est = d_0 - v-At  A prediction at a time Δt for a signature (S1-S6) whose distance from the camera (8) at the time t = 0 in world coordinates d_0 is obtained, for example, from: d_est = d_0-v-At
wobei v die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, die zum Zeitpunkt t=0 ermittelt wurde. where v is the speed of the vehicle determined at time t = 0.
Der tatsächliche Abstand (d_meas) dieser Signatur (S1-S6) in Weltkoordinaten wird aus der entsprechenden Repräsentation des zu dem späteren Zeitpunkt dt aufgenommenen Bildes gemessen .  The actual distance (d_meas) of this signature (S1-S6) in world coordinates is measured from the corresponding representation of the image taken at the later time dt.
Das Verhältnis von gemessenem zu prädiziertem Signaturab¬ stand wird ermittelt: d_meas/d_est . The ratio of measured to prädiziertem Signaturab ¬ was determined: d_meas / d_est.
Auf diese Weise können gemäß einer weiteren Ausführungsform so lange Signaturen in der linken (S1-S3) und in der rech¬ ten (S4-S6) Bildhälfte analysiert werden, bis eine ausrei¬ chende Zahl N an Prädiktionen und Messungen (z.B. N=10 oder N=50) von Signaturabstandsänderungen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Bildern für die linke (N_links > N) und für die rechte (N_rechts > N) Bildhälfte durchgeführt wurde. Das Verhältnis der prädizierten zu gemessenen Signa¬ turabstände wird für die linke und die rechte Bildhälfte gemittelt (d_meas_links/d_est und d_meas_rechts/d_est ) . Dann kann eine Aktualisierung des geschätzten Rollwinkelwerts folgendermaßen durchgeführt werden: • Falls d_meas_links/d_est > d_meas_rechts/d_est , wird der Rollwinkel um einen Korrekturwinkel erhöht. In this way, as long as signatures in the left (S1-S3) and in the computational ¬ th (S4-S6) half of the image to a suffi ¬ sponding number N (in predictions and measurements, for example, can be analyzed according to a further embodiment, N = 10 or N = 50) of signature pitch changes between every two consecutive pictures for the left (N_links> N) and for the right (N_right> N) picture half. The ratio of the predicted to measured Signa ¬ turabstände is averaged for the left and the right half (d_meas_links / d_est and d_meas_rechts / d_est). Then, an update of the estimated roll angle value may be performed as follows: • If d_meas_links / d_est> d_meas_right / d_est, the roll angle is increased by a correction angle.
• Falls d_meas_links/d_est < d_meas_rechts/d_est , wird der Rollwinkel um einen Korrekturwinkel verringert .  • If d_meas_links / d_est <d_meas_right / d_est, the roll angle is reduced by a correction angle.
• Andernfalls wird der Rollwinkel beibehalten.  Otherwise, the roll angle is retained.
Der Korrekturwinkel kann einen vorgegebenen konstanten Wert (z.B. 0.05° oder 0.1°) betragen, der die Auflösung der Rollwinkelschätzung bestimmt, oder der Korrekturwinkel kann einen Wert annehmen, der proportional zum Betrag von (d_meas_links/d_est - d_meas_rechts/d_est ) ist. The correction angle may be a predetermined constant value (e.g., 0.05 ° or 0.1 °) that determines the resolution of the roll angle estimate, or the correction angle may assume a value proportional to the amount of (d_meas_links / d_est-d_meas_right / d_est).
Durch die Bildung des Verhältnisses von gemessenem (d_meas) zu prädiziertem (d_est) Signaturabstand werden die Einflüs¬ se einer Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs berücksichtigt . By forming the ratio of measured (d_meas) to prädiziertem (d_est) Signature far the Einflüs ¬ se a change in velocity of the vehicle are taken into account.
Bezugszeichen reference numeral
1 Fahrbahn 1 lane
2 Linke durchgehende Fahrbahnmarkierung 2 Left continuous lane marking
3 Rechte durchgehende Fahrbahnmarkierung3 rights continuous road markings
4 Horizontale Bildmitte 4 Horizontal image center
5 Vertikale Bildmitte  5 Vertical image center
6 Horizont  6 horizon
7 Fahrzeug  7 vehicle
8 Kamera  8 camera
S1-S6 Signatur 1 bis 6  S1-S6 Signature 1 to 6
d Abstand Signatur zu Kamera in Richtung der  d distance signature to camera in the direction of
Fahrzeuglängsachse in Weltkoordinaten v Fahrzeuggeschwindigkeit  Vehicle longitudinal axis in world coordinates v Vehicle speed

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Schätzung des Rollwinkels in einem fahrenden Fahrzeug (7) mit einer Kamera (8) umfassend die folgenden Schritte: Method for estimating the roll angle in a moving vehicle (7) with a camera (8) comprising the following steps:
a) mit der Kamera (8) wird eine Bilderfolge von der Fahrzeugumgebung aufgenommen,  a) the camera (8) records a sequence of images of the vehicle surroundings,
b) aus den Kamerabildern wird mindestens eine Signatur (S1-S6) auf der Fahrbahnoberfläche ermittelt und verfolgt (getrackt)  b) at least one signature (S1-S6) on the road surface is determined from the camera images and tracked (tracked)
c) aus der veränderten Position der mindestens einen Signatur (S1-S6) in einem oder mehreren darauffolgenden Kamerabild (ern) wird ermittelt, in welche Rollwinkelrichtung die Kamera (8) gedreht ist d) der Betrag des Rollwinkels wird  c) from the changed position of the at least one signature (S1-S6) in one or more subsequent camera images (ern) it is determined in which rolling angle direction the camera (8) is rotated d) the amount of the roll angle
1) unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und eines Abbildungsmodells der Kamera (8) direkt geschätzt oder  1) taking into account the vehicle speed (v) and an imaging model of the camera (8) directly estimated or
2) iterativ um einen Korrekturwinkel korrigiert bis der geschätzte Rollwinkel die Drehung der Kamera (8) hinreichend kompensiert.  2) iteratively corrects by a correction angle until the estimated roll angle sufficiently compensates for the rotation of the camera (8).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt dl) unter Berücksichtigung eines Abbildungsmodells der Kamera (8) der Abstand (d) mindestens einer Signatur2. The method of claim 1, wherein in step dl), taking into account an imaging model of the camera (8) of the distance (d) of at least one signature
(S1-S6) zur Kamera (8) in Fahrzeuglängsrichtung bestimmt wird. (S1-S6) to the camera (8) in the vehicle longitudinal direction is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei aus dem ermittelten Abstand (d) der Signatur (S1-S6) und der Fahrzeugge- schwindigkeit (v) ein Abstand (d_est) der Signatur (sl-S6) nach einer Zeit At prädiziert wird. 3. The method of claim 2, wherein from the determined distance (d) of the signature (S1-S6) and the vehicle speed (v) a distance (d_est) of the signature (sl-S6) is predicted after a time Δt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei aus einem darauffolgenden Bild, das eine Zeit At nach dem ersten aufgenommen wurde, der Abstand (d_meas) derselben Signatur (S1-S6) zur Kamera (8) in Fahrzeuglängsrichtung durch Rückprojektion gemessen wird. 4. The method of claim 3, wherein the distance (d_meas) of the same signature (S1-S6) to the camera (8) in the vehicle longitudinal direction by rear projection is measured from a subsequent image, which was taken a time At after the first.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei aus einer Abwei¬ chung des gemessenen Abstands (d_meas) zum prädi- zierten Abstand (d_est) unter Berücksichtigung eines Abbildungsmodells der Kamera (8) der Rollwinkel ge¬ schätzt wird. Is 5. The method of claim 4, wherein from a ¬ deviate deviation of the measured distance (d_meas) for predicative ed distance (d_est) using a mapping scheme of the camera (8) ge ¬ estimates the roll angle.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei 6. The method of claim 1, wherein
in Schritt b) mindestens eine erste Signatur (S1-S3) in der linken Bildhälfte und im selben oder einem darauffolgenden Bild eine zweite Signatur (S4-S6) in der rechten Bildhälfte ermittelt und verfolgt wird, zudem die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zum Zeitpunkt der jeweiligen Aufnahme des Kamerabildes gespeichert wird,  in step b) at least one first signature (S1-S3) in the left half of the image and in the same or a subsequent image a second signature (S4-S6) in the right half of the image is detected and tracked, also the vehicle speed (v) at the time of respective recording of the camera image is stored,
in Schritt c) für jede Signatur (S1-S6) separat unter Berücksichtigung der jeweiligen Fahrzeugge¬ schwindigkeit (v) und eines Abbildungsmodells der Kamera (8) eine Prädiktion des Signaturabstands (d_est) durchgeführt wird und der Signaturabstand (d_meas) in einem darauffolgenden Bild gemessen wird und ermittelt wird, in welche Richtung die Kamera (8) gedreht ist, indem die Abweichung des prädizier- ten Signaturabstands (d_est) mit dem unter Berück¬ sichtigung des aktuell geschätzten Rollwinkels gemessenen Signaturabstand (d_meas) in beiden Bildhälften verglichen wird, und in step (c) for each signature S1-S6) is performed separately, taking into account the respective Fahrzeugge ¬ speed (v) and an imaging model of the camera (8) is a prediction of the signature distance (d_est) and the signature distance (d_meas) in a subsequent image is measured and determines in which direction the camera (8) is rotated by the deviation of the prädizier- th signature distance (d_est) with the measured taking into account the ¬ current estimated roll angle signature distance (d_meas) is compared in the two halves of the picture, and
der Rollwinkel gemäß Schritt d2 ) iterativ geschätzt wird .  the roll angle is estimated iteratively according to step d2).
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei 7. The method of claim 1, wherein
in Schritt b) mindestens eine erste Signatur (S1-S3) im linken und im selben oder einem darauffolgenden Bild eine zweite Signatur (S4-S6) im rechten unteren Bildquadranten ermittelt und verfolgt wird und zudem die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zum Zeitpunkt der jeweiligen Aufnahme des Kamerabildes gespeichert wird,  in step b) at least one first signature (S1-S3) in the left and in the same or a subsequent image a second signature (S4-S6) is determined and tracked in the lower right quadrant and also the vehicle speed (v) at the time of each recording the camera image is saved,
in Schritt c) für jede der Signaturen (S1-S6) die Änderung der Signaturposition im Bild ins Verhältnis gesetzt wird zu der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und dieses Verhältnis für beide Bildhälften verglichen wird, wobei gefolgert wird, dass die Kamera (8) in die Richtung der Bildhälfte gedreht ist, in der dieses Verhältnis größer ist, und  in step c) for each of the signatures (S1-S6) the change in the signature position in the image is compared to the respective vehicle speed (v) and this ratio is compared for both image halves, it being concluded that the camera (8) in the direction of the picture half is turned, in which this ratio is larger, and
der Rollwinkel gemäß Schritt d2 ) iterativ geschätzt wird .  the roll angle is estimated iteratively according to step d2).
8. Vorrichtung zur Schätzung des Rollwinkels in einem fahrenden Fahrzeug (7) umfassend eine Kamera (8) und eine Auswerteeinheit mit Mitteln zur Schätzung des Rollwinkels nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 8. A device for estimating the roll angle in a moving vehicle (7) comprising a camera (8) and an evaluation unit with means for estimating the roll angle according to one of claims 1 to 7.
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DE112010003422T DE112010003422A5 (en) 2009-11-25 2010-11-16 Method for estimating the roll angle in a moving vehicle
JP2012541317A JP2013512150A (en) 2009-11-25 2010-11-16 Method for evaluating roll angle in a traveling vehicle
EP10801117.2A EP2504209B1 (en) 2009-11-25 2010-11-16 Method to estimate the roll angle in a car
US13/511,733 US8824741B2 (en) 2009-11-25 2010-11-16 Method for estimating the roll angle in a travelling vehicle

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044272A1 (en) 2012-09-20 2014-03-27 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method for calibrating a plurality of environment sensors in a vehicle
DE102016220559A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and system for determining a roll angle of a two-wheeler during cornering
DE102023211417B3 (en) 2023-11-16 2024-08-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for roll calibration for a camera system of a vehicle and camera system for a vehicle

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5883275B2 (en) * 2011-11-18 2016-03-09 東芝アルパイン・オートモティブテクノロジー株式会社 In-vehicle camera calibration device
DE102011055795A1 (en) 2011-11-29 2013-05-29 Continental Automotive Gmbh Method for determining an imminent rollover of a vehicle
DE102014007900A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 Man Truck & Bus Ag Method and driver assistance system for determining the driving dynamics of a commercial vehicle
DE102015202115A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Robert Bosch Gmbh Method for determining the angle of inclination of a two-wheeler
FR3036180B1 (en) * 2015-05-11 2018-08-10 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh METHOD FOR DETERMINING THE PLATE OF A MOTOR VEHICLE
JP6413974B2 (en) * 2015-08-05 2018-10-31 株式会社デンソー Calibration apparatus, calibration method, and program
US10235817B2 (en) * 2015-09-01 2019-03-19 Ford Global Technologies, Llc Motion compensation for on-board vehicle sensors
EP3159195A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-26 Continental Automotive GmbH Driver assistance device for a vehicle and method to tare a skew of the vehicle
US10290119B2 (en) * 2016-09-15 2019-05-14 Sportsmedia Technology Corporation Multi view camera registration
CN106585546B (en) * 2016-09-30 2019-03-22 张家港长安大学汽车工程研究院 A kind of vehicle side turning early warning system
CN107395954B (en) * 2017-06-12 2020-08-07 海信(山东)冰箱有限公司 Refrigerator positioning shooting method and system
CN109086650B (en) * 2017-06-14 2022-04-12 现代摩比斯株式会社 Calibration method and calibration apparatus
WO2019140792A1 (en) * 2018-01-17 2019-07-25 上海禾赛光电科技有限公司 Detection apparatus and parameter adjustment method thereof
KR102553053B1 (en) 2018-12-28 2023-07-11 삼성전자주식회사 Electronic device for detecting risk around vehicle and method for controlling thereof
CN109903346B (en) * 2019-05-13 2019-09-06 长沙智能驾驶研究院有限公司 Camera attitude detecting method, device, equipment and storage medium
US11659261B2 (en) * 2021-08-19 2023-05-23 Ford Global Technologies, Llc Vehicle optical sensor motion correction
CN116381632B (en) * 2023-06-05 2023-08-18 南京隼眼电子科技有限公司 Self-calibration method and device for radar roll angle and storage medium

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000353300A (en) * 1999-06-11 2000-12-19 Honda Motor Co Ltd Object recognizing device
US6285393B1 (en) * 1993-09-08 2001-09-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Object recognition apparatus and method
JP2003083742A (en) * 2001-09-13 2003-03-19 Fuji Heavy Ind Ltd Distance correction apparatus and method of monitoring system
US6963657B1 (en) * 1999-09-24 2005-11-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Object recognition system
EP1783683A1 (en) * 2004-08-11 2007-05-09 Tokyo Institute of Technology Mobile peripheral monitor
DE102006018978A1 (en) 2006-04-25 2007-11-08 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Motor vehicle roll angle determining method, involves determining yaw rate or correlated size, and vehicle speed, and determining roll angle of motor vehicle using yaw rate or correlated size and specific vehicle roll spring rigidity

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3969984B2 (en) * 2001-09-25 2007-09-05 ダイハツ工業株式会社 Recognition method for moving objects
DE10204128B4 (en) * 2002-02-01 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Device for rollover detection
JP4228865B2 (en) * 2003-09-30 2009-02-25 三菱ふそうトラック・バス株式会社 Rollover suppression control device for vehicle
JP4296076B2 (en) * 2003-11-13 2009-07-15 三菱電機株式会社 Driving lane recognition device
DE102004048400A1 (en) 2004-10-01 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Method for detecting an optical structure
DE102006061483B4 (en) * 2006-02-22 2024-01-25 Continental Automotive Technologies GmbH Method and device for determining the roll angle of a motorcycle
JP4321554B2 (en) * 2006-06-23 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 Attitude angle detection device and attitude angle detection method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285393B1 (en) * 1993-09-08 2001-09-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Object recognition apparatus and method
JP2000353300A (en) * 1999-06-11 2000-12-19 Honda Motor Co Ltd Object recognizing device
US6963657B1 (en) * 1999-09-24 2005-11-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Object recognition system
JP2003083742A (en) * 2001-09-13 2003-03-19 Fuji Heavy Ind Ltd Distance correction apparatus and method of monitoring system
EP1783683A1 (en) * 2004-08-11 2007-05-09 Tokyo Institute of Technology Mobile peripheral monitor
DE102006018978A1 (en) 2006-04-25 2007-11-08 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Motor vehicle roll angle determining method, involves determining yaw rate or correlated size, and vehicle speed, and determining roll angle of motor vehicle using yaw rate or correlated size and specific vehicle roll spring rigidity

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014044272A1 (en) 2012-09-20 2014-03-27 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method for calibrating a plurality of environment sensors in a vehicle
DE102012108862A1 (en) 2012-09-20 2014-05-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for calibrating several environment sensors in a vehicle
US9274213B2 (en) 2012-09-20 2016-03-01 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method for calibrating a plurality of environment sensors in a vehicle
DE102016220559A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method and system for determining a roll angle of a two-wheeler during cornering
DE102023211417B3 (en) 2023-11-16 2024-08-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method and device for roll calibration for a camera system of a vehicle and camera system for a vehicle

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